石綿鑑定方法

石綿是纖維狀結晶礦物，常見鑑定方法共有 XRD-繞射法、電子顯微鏡 分析法、紅外線光譜分析法、立體及偏光顯微鏡分析法，分述如下：

（一）XRD-繞射法：

XRD 很早就廣泛的應用於礦物的定性及定量分析包括，由於每種石綿 都是結晶礦物，結晶型態如表 2-5.1 所示，因此可用 XRD 分析，包括 EPA 600/R-93-116[7]、NIOSH 9000-1994 [8]、JISA1481-2006[9]等標準方 法均有提到如何以 XRD 進行石綿分析，鑑定方式整理如下：。

1.原理：

當 X 光照射晶體時，光束不僅由表面層之原子所反射，而且從相 當深的原子層反射，符合建設性干涉現象就是布拉格定律(Bragg＇s Law)，如圖 2.5-2 所示，由所測得之各個繞射峰之θ值可推測其對應之 MILLER 指標(h,k,l)晶面，及 JCPDS 資料庫，即可比對出對應晶體物 質。

2.前處理：

2.1 研磨（Milling）：分析時先進行研磨，並放置於 110 °C 烘箱至 少 4 小時，取通過 10-μm 篩 1 ～10 grams 樣品進行分析，

稱重精度 0.01mg。

2.2 灰化（Ashing）：若含有膠結物質，無法研磨均質化，粒徑大小 分布、膠結物質干擾問題，易影響鑑定結果，EPA600/R-93 -116 建議可將試件放入烘箱，溫度設定 300~500℃，置放約 6 小時。

2.3 酸處理（Acid Washing）：

2.3.1.EPA600/R-93-116 建議取 0.1-0.5 grams 樣品置倒入 20-30 ml 3N 鹽酸試劑內，約 5 分鐘後過濾取出，若樣品含碳酸鹽，

第二章 石綿簡介

14

建議放至約 15-20 分鐘。

2.3.2 JISA1481-2006 採用甲酸(Formic acid 20%20ml+40ml)進行 酸處理，其方法係取 100mg 樣品，倒入甲酸試劑內，超音波 震盪約 6 分鐘過濾取出。

3.分析：

XRD 分析儀設定為 Cu target X-ray tube，slit 設定 1°，繞射 後可得光譜數據，參照標準石綿石綿繞射主波峰、對應相對強度之繞 射圖譜及 JCPDS，作為鑑別及定量計算參考依據，詳表 2-5.2 所示。

4.干擾：

XRD-繞射法無法區別纖維與非纖維石綿礦物、無法準確區別角閃 石礦群石綿，粒徑大小分布、基質干擾等問題，分析時應特別留意，

部份可能干擾物質，詳表 2-5.3 所示。。

圖 2-5.1 XRD 繞射分析儀

圖 2-5.2 Bragg's Equation

表 2-5-1 石綿纖維結晶型態 石綿纖維種類 結晶型態

1.白石綿 單斜結晶系（monoclinic crystal syatem）

2.褐石綿 單斜結晶系

3.青石綿 三斜結晶系（triclinic crystal syatem）

4.透閃石 單斜結晶系 5.陽起石 三斜結晶系

6.斜方角閃石 斜方結晶系（orthorhombic crystal syatem）

Incident X-ray（λ） Diffracted X-ray

θ θ

d

Bragg's Equation

2dSinθ=nλ

第二章 石綿簡介

16

表 2-5.2 石綿繞射主波峰、對應相對強度（EPA 600/R-93-116）

石綿纖維種類 主波峰及對應相對強度（Å） JCPDS 編號

Amosite (Grunerite) 8.33100

8.22100 27-1170 (UICC)

Anthophyllite 3.05100

3.06100

表 2-5.3 XRD-繞射鑑定石綿可能干擾物質（EPA 600/R-93-116）

Nonasbestiform serpentines,

(antigorite,lizardite). Chlorite, vermiculite, sepiolite, kaolinite, gypsum

Nonasbestiform serpentines (antigorite, lizardite), chlorite, vermiculite, halloysite, cellulose phyllite,riebeckite,termolite), mutual interferences, talc, carbonates

Nonasbestiform amphiboles

(grunerite-cummingtonite, anthophyllite, riebeckite, tremolite), mutual interferences

第二章 石綿簡介

18

圖 2-5.3 白石綿繞射圖譜（本研究整理）

圖 2-5.4 白石綿等 XRD 繞射圖譜[12]

（二）電子顯微鏡法：

係利用電子影像及 EDX（Energy dispersive X-ray system）系統分 析來判斷石綿，並常搭配相位差顯微鏡使用，EPA 600/R-93-116[7]、

NIOSH 7402-1994 [10]等標準方法均有提到如何以電子顯微鏡進行石綿 分析。

此法可以偵測小於 0.3μm 纖維、適合如空氣試體微量分析，分析時 以 0.5 to 16 L/min 換氣率將試驗空間空氣抽至試驗薄膜上，並檢視是 否有纖維存在，若有纖維存再進一步分析，此法最小偵測極限可達 0.01 fiber/cc；但分析速度慢前、處理耗時、相近化合物會有干擾現象及分 析儀器昂貴是其缺點。

圖 2-5.4 白石綿電子顯微照片[11]

（三）紅外線光譜分析法：

石綿纖維先以立體雙眼顯微鏡做外觀的檢視之後，以適當的量，大 約是 250ug 和鹵素化合物（一般是使用溴化鉀 KBr）充分混合，再用壓片 槽打錠，成型的小薄片就可以放到儀器中分析，並記錄其紅外線吸收光譜。

石綿礦是帶有氫氧基的矽酸鹽礦，在 IR 光譜會有兩個主要的吸收 帶，其中一個在波長 850-1150cm^-1的地方，這是由於構造上的 Si-O 基的 伸縮震動(stretching vibrations)所引起，另一個吸收帶是在 3500-3700

第二章 石綿簡介

20

cm^-1處的 OH 基的伸縮震動，另外，角閃石類在波長小於 800cm^-1的地方會 有吸收，這是矽的震動，金屬一氧鍵的伸縮以及 Si-O 彎曲震動,但每個吸 收峰的確實位置則是受到結構中的陽離子的影響，因此組成不同的纖維有 不同的 IR 光譜，但若仔細檢視每一張光譜，還是可以鑑別出各種石綿。

在有干擾物質存在時，IR 的鑑別力會大受影響，在做 IR 分析時，應 該選擇以將母岩物質除盡的纖維。

目前紅外線光譜分析法並不太適於定量分析，因為樣品中可能混合 有其他種類的石綿干擾分析，以致不易判讀光譜。但這種方法的優點在於 其可以迅速地分析，並只需少量的樣品即可，儀器設備較 X 射線繞射分析 或電子顯微鏡等便宜。

（四）立體及偏光顯微鏡分析法：

係利用石綿結晶體不同光學特性，判斷各種石綿種類，此法可完全 分析石綿種類、分析速度快、靈敏度高、可靠性高；但無法偵測小於 0.3 μm 纖維，偵測極限為 1％，儀器操作人員應熟悉各類纖維型態、顏色、

白石綿

圖 2-5.5 白石綿等繞射圖譜[12]

消光性、延長性、折射率、雙折射率、貝克線等光學特性、熟悉單偏極、

(NOISH 9000) (JIS A1481-2006)

1.具有光譜圖 (NOISH 7402)

1.可以偵測小於 0.3 (NIOSH 9002) (ASTM P236) (EPA 600)

(NIEA R401.21T) (CNS 13970 )